nbsp； nbspC. RIOS等，《自然光子学》，提前在线发表(2015): nbsp； nbsp强光脉冲(粉红色)写在GST膜上的数据，在亚强光(红色)条件下，可以用1和0读出。现在的计算机芯片速度惊人，但有一种说法是，用光里的光子代替电子来存储数据、运算和移动，会让现有的芯片技术有更大的飞跃，就像大家熟知的马车一样。 最近，一组研究人员发表报告称，他们首次在芯片上创建了光存储器，这是这一研究方向上至关重要的一步。 nbsp； nbsp； nbsp 我对这项研究非常乐观 Valerio Pruneri是西班牙巴塞罗那光子学研究所的激光物理学家，也是这个项目的参与者，他说 这是对一个新概念的最好解释。 nbsp； nbsp； nbsp出于显而易见的原因，科学家对所谓的光子芯片的兴趣可以追溯到几十年前。 当电子在计算机芯片的基础部分 mdash mdash当电路逻辑运动通过导线进行运算、存储和传输数据时，它们会相互碰撞，从而减慢运动速度，产生大量热量。 光子以光速畅通无阻地一起运动，这样这种情况就再也不会发生了。 研究人员已经用光通道和光存储电路代替金属线制作了光子芯片。 然而，光子芯片仍然有一些缺点。 例如，只有当电源充足时，光存储电路才能存储数据。 当电源中断时，数据仍然会消失得无影无踪。 nbsp； nbsp； nbsp最近，由英国牛津大学纳米工程专家Harish Bhaskaran和德国卡尔斯鲁厄理工学院电子工程师Wolfram Pernice领导的研究小组通过使用可重写CD和DVD中的核心材料，研究出了一种解决数据消失的方法。 这种材料(简称GST)由一薄层Ge、Sb、Te合金组成。 当强激光脉冲通过时，GST薄膜会改变其原子结构，使其从有序的晶框结构变为非晶态的散射结构。 这两种结构以不同的方式反射光线，CD和DVD以这种方式存储数据。 为了在小范围内读取以晶体结构或非晶结构模式存储的数据，CD或DVD驱动器用低强度激光照射光盘并跟踪其反射路径。 nbsp； nbsp； nbsp研究人员在研究GST薄膜的过程中注意到，这种材料不仅影响薄膜间光的反射方式，还会影响光的吸收量。 当在GST膜下放置半透明材料时，晶体有序结构的数据点会比非晶结构的数据点吸收更多的光。 nbsp； nbsp； nbsp接下来，研究人员想知道他们是否可以利用这一特性将数据永久存储在芯片上并进行读取。 为了实现这个目标，他们用标准的芯片制造技术制造了氮化硅设备，这种技术被称为 波导 芯片，它将接收和引导光脉冲。 然后他们将纳米级的GST薄膜放在波导芯片上。 为了在芯片上写入数据，科学家向波导芯片发送了强光脉冲，光产生的高强度电磁场熔化了GST，扰乱了其晶体的原子结构。 而在强脉冲稍微减弱的情况下，GST薄膜恢复原来的晶体结构只需要一秒钟。 nbsp； nbsp； nbsp当研究人员想要读取数据时，他们使用亚强光脉冲来照射并测量通过芯片的光吸收。 如果几乎没有光被吸收，他们就会知道GST膜上对应的数据点是无定形的无序结构；如果吸收的光多，说明是晶体结构。 nbsp； nbsp； nbspBhaskaran、Pernice和他们的同事还采取措施大幅增加他们可以存储和读取的数据量。 起初，他们同时向波导芯片发送多种波长的光，允许它们同时向多个位置写入或读取数据，这是你在电子数据存储设备上不可能做到的。 而且，根据他们本周发表在《自然光子学》上的报告，通过改变数据写入光脉冲的强度，他们可以随时控制每个GST薄膜转化为晶态结构或非晶态结构的数量。 根据这个模型，他们可以使一个GST薄膜具有90%的非晶结构，但只有10%的晶体结构，并使另一个GST薄膜具有80%的非晶结构和20%的晶体结构。 这使得他们可以在8种不同的混合物上存储数据，而不是像普通的二进制一和零一样完全使用100%的无定形数据点或晶体数据点。 Bhaskaran认为，这项措施将大大增加每个数据点可以存储的数据量。 nbsp； nbsp； nbsp如果光子存储器要赶上电子存储器，还有很长的路要走。 至少，它的存储密度将不得不提高几个数量级，以增强其竞争力。 巴斯卡兰说，如果有一种更先进的光子存储器，可以集成光子逻辑和内部连接，最终光子芯片的运行速度将有可能是现有计算机处理器的50到100倍。